PCI-9846在光学陀螺频率锁定跟踪研究中的应用(4)

5.1 调制解调信号测试

光电转换信号检测部分主要为了检测谐振腔的光学特性，通过采用PCI6208生成三角波扫频信号对激光器进行频率扫频，得到图10系统调制解调光电探测器输出信号测试图。

激光器扫频解调信号检测曲线测试即陀螺测试系统中两路锁相放大器的模拟输出解调曲线，图11为测试采用四通道示波器进行显示输出。图11中红线为示波器通道1信号，该信号为CW路即谐振点实时锁定路显示输出，蓝线为示波器通道2信号，该信号为CCW路即开环输出陀螺信号显示输出，其中绿线为示波器通道3信号，该信号为扫频(反馈)信号的显示输出。(注：以下输出测试显示均以该规则进行演示输出。)

(A)CH2系统扫频三角波图形

(B)CH1系统未调制吸收峰测试图形1 (C)CH1系统调制后吸收峰测试图形2

图10 系统调制解调光电探测器输出信号测试图

从图11看出，尽管探测器输出信号有少许不一致，但是经过对外光路的微小调节和锁相放大器的调节同样能达到解调曲线输出重合性比较好的状态，这对后续陀螺信号的检测提供了很好的前提条件。从图11所实测的解调输出图形与图2所示仿真图形形态类似，说明系统当前所处的测试状态与理论是相符合的。

5.2 谐振点锁定信号测试

谐振点自锁信号检测测试图形如图12所示，谐振点锁定测试是为了检验谐振点锁定系统的锁定效果，包括谐振点由失锁状态到锁定状态的锁定时间，锁定时过冲幅值参数的测试。

图12(a)所做的测试实验是在调整幅值为0.05，积分时间参数为60的前提下实验图形，可以准确读出谐振点由1伏锁到0伏时所花费的锁定时间为600ms,锁定的过冲幅值为140mV。

图12(b)所做的测试实验是在调整幅值为0.05，积分时间参数为75的前提下实验图形，可以准确读出谐振点由1伏锁到0伏时所花费的锁定时间为960ms,锁定的过冲幅值为24mV。

比较图12(a)和图12(b)两幅图可以得出结论，当增加时间时可以得到很好的锁定现象，即锁定过冲能控制到很小，但是锁定时间增加了，这充分证明了控制理论的控制时间和过冲幅值的相矛盾的特点。在实际使用中应根据当前的系统状态，找到比较合适的时间-幅值配比，得到合适的实验条件。

5.3 模拟转动信号测试

图13为声光模拟转动信号测试，声光模拟转动信号测试是对实测系统的验证性实验，在CW路谐振点锁定的前提下，通过改变CCW路声光驱动1的移频频率，在四通道示波器上读出当前的开环输出模拟信号幅值，来等效当前陀螺转动时的等效速率。在此试验中结合软件的等效扫频测量模式进行试验，试验结果如图13所示：

图13等效测量模式下的不同移频值测试曲线图

图13中不同移频值的对应曲线正方向(中频与移频值之和)移频往下，反方向(中频与移频值之差)移频往上，从图13中六幅测试波形图可以看出，移频值的大小决定当前输出信号幅值的大小。

5.4 系统零漂测试

零漂测试是系统处于锁定状态时，转台静止不动，在四通道示波器上观察陀螺两路输出解调信号幅值随时间的变化关系，在此测试了6秒、12秒、30秒、60秒的零漂，测试波形图如图14所示。

图14 陀螺静态时的不同时间零漂测试波形图

从图14可以看出，陀螺的零漂幅值随时间的增加有所起伏波动，但是其波动值小于40mV,在12秒测试时的零漂值小于25mV。达到了比较好的静态零漂效果。

6 总结

在本项目试验中，采用凌华科技PCI-9846和PCI-6208板卡结合凌华工控机等主要硬件平台进行设计，配合上位机系统软件及外光路等诸多光、机、电、算设备器件协调设计及运用。对光学陀螺系统进行了设计试验，得到了很好的测试结果。其中凌华科技的模组器件在其中起到了很大的作用，体现了很高的技术水平，在软件的结合上面能很好的与我们的测试试验软件进行无缝衔接，大大缩短了项目的研制周期，为项目的最终顺利完成验收起到了相当大的作用。

7 参考文献

[1]张维叙.光纤陀螺及其应用 [M].国防工业出版社，2008.

[2]MEYERRE,EZEKIELS,STOWEDW.Passive fiber optic ring resonator for rotation sensing[J].Optic Letter,1983,8(12):644-646.

[3]李佳程,张炎华,张睿. 频率调制在谐振腔光纤陀螺中的应用 [J ].上海交通大学学报，2000，34(2)：226-228.

[4][美] 戴维德F. 斯图特. 运算放大器电路设计手册(中译本)[M].人民邮电出版社,1983.

[5]凌华科技PCI-9846技术手册.2010.